JP2016527496A - Magnetic flow meter - Google Patents
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Abstract
プロセス流体の流速を測定するための磁気流量計(１０２)は、プロセス流体に磁界を加える磁気コイル(１２４A)を含む。一対の電極(１２４)は、プロセス流体に電気的に結合し、加えられた磁界とプロセス流体の流速に関連してプロセス流体中に誘導された電圧を感知する。非導電性材料の流管(１０８)は、プロセス流体の流れを受け入れて流通させる。流管(１０８)は、磁気コイル(１２４A)と一対の電極(１２４)を保持する。流量計回路は、磁気コイル回路(１２４A)へ電流を流し、一対の電極(１２４)によって感知された電圧を受け取る。磁界スプレッダ(２０８A)は、磁気コイル(１２４A)に近接して配置され、磁気コイル(１２４A)から発せられた磁界を広げて流管(１０８)の中に指向させる。外部ラッパ(２０６A)は、アッセンブリの周囲に延びて磁気回路を完成させる。 A magnetic flow meter (102) for measuring the flow rate of a process fluid includes a magnetic coil (124A) that applies a magnetic field to the process fluid. A pair of electrodes (124) is electrically coupled to the process fluid and senses a voltage induced in the process fluid in relation to the applied magnetic field and the flow rate of the process fluid. A non-conductive material flow tube (108) receives and distributes the flow of process fluid. The flow tube (108) holds a magnetic coil (124A) and a pair of electrodes (124). The flow meter circuit passes a current through the magnetic coil circuit (124A) and receives the voltage sensed by the pair of electrodes (124). The magnetic field spreader (208A) is disposed close to the magnetic coil (124A), and spreads the magnetic field generated from the magnetic coil (124A) and directs it into the flow tube (108). An external wrapper (206A) extends around the assembly to complete the magnetic circuit.
Description
本発明は、工業プロセスプラントにおけるプロセス流体を感知するタイプの流量計に関する。より具体的には、本発明は、磁気流量計を使用する流量の測定に関する。 The present invention relates to a flow meter of the type that senses process fluid in an industrial process plant. More specifically, the present invention relates to flow measurement using a magnetic flow meter.
磁気流量計は、当該技術分野で知られており、代表的なものでは、電気的に絶縁された流管を使用し、プロセス流体が、この流管を流通し、電磁コイルを通過し、また、一対の電極を通過する。電磁コイルは、流通するプロセス流体に電磁界を加える。電磁誘導に関するファラデーの法則により、電圧、つまり電磁力(EMF)が、流体中の一対の電極の間に生成される。この電圧は、加えられた磁界の強さの関数であり、また、流れの流速に比例する。 Magnetic flow meters are known in the art and typically use an electrically isolated flow tube through which process fluid flows, passes through an electromagnetic coil, and , Passing through a pair of electrodes. The electromagnetic coil applies an electromagnetic field to the flowing process fluid. According to Faraday's law for electromagnetic induction, a voltage, or electromagnetic force (EMF), is generated between a pair of electrodes in a fluid. This voltage is a function of the strength of the applied magnetic field and is proportional to the flow velocity of the flow.
磁界は、電荷の動きによって生成される。磁界は、しばしば、電流と磁性材料の磁気的影響の数学的記述を用いて表される。与えられた点における磁界は、方向と大きさ(強度)を持つベクトルによって規定される。そのベクトルの方向は、コイルを通過して流れる電流の方向によって決定される。磁界の強度および密度は、電流の大きさと、コイルの領域と形状に依存する。特に、トータルの磁界強度は、導線の長さとともに増大する。例えば、電流を流す線がループに形成されると、磁界は、ループの内側に集中する。その線が複数のループに曲げられてコイルが形成されると、磁界は、さらに集中する。 The magnetic field is generated by the movement of charges. The magnetic field is often expressed using a mathematical description of the current and magnetic effects of the magnetic material. The magnetic field at a given point is defined by a vector with direction and magnitude (intensity). The direction of the vector is determined by the direction of the current flowing through the coil. The strength and density of the magnetic field depends on the magnitude of the current and the area and shape of the coil. In particular, the total magnetic field strength increases with the length of the conductor. For example, when a line through which a current flows is formed in the loop, the magnetic field is concentrated inside the loop. When the wire is bent into a plurality of loops to form a coil, the magnetic field is further concentrated.
プロセス流体の流速を測定する磁気流量計は、プロセス流体に磁界を加えるように配置された磁気コイルを含む。一対の電極が、プロセス流体に電気的に結合され、加えられた磁界とプロセス流体の流速に関連してプロセス流体中に誘導される電圧を感知するように配置される。非導電性材料の流管が、プロセス流体の流れを受け入れて流通させるように配置される。この流管は、前記磁気コイルおよび前記一対の電極を保持する。流量計回路が、前記磁気コイルに電流を加え、また、前記一対の電極によって感知された電圧を受け取る。磁界スプレッダが、前記磁気コイルに近接する位置で、前記磁気コイルから発せられた磁界を広げて前記流管の中に指向させるように配置される。管外側ハウジングが、アッセンブリの周囲に延びて磁気回路を完成させる。 A magnetic flow meter that measures the flow rate of a process fluid includes a magnetic coil arranged to apply a magnetic field to the process fluid. A pair of electrodes are electrically coupled to the process fluid and arranged to sense a voltage induced in the process fluid in relation to the applied magnetic field and the flow rate of the process fluid. A non-conductive material flow tube is positioned to receive and distribute the flow of process fluid. The flow tube holds the magnetic coil and the pair of electrodes. A flow meter circuit applies current to the magnetic coil and receives a voltage sensed by the pair of electrodes. A magnetic field spreader is disposed at a position close to the magnetic coil so as to spread and direct the magnetic field generated from the magnetic coil into the flow tube. An outer tube housing extends around the assembly to complete the magnetic circuit.
本発明は、流管を流通するプロセス流体の流れを測定する磁気流量計に向けられる。一例の実施形態では、磁気流量計は、流量計のコイルに近接して配置された磁界スプレッダ(magnetic field spreader：磁界拡散器)を含む。磁界スプレッダは、磁界が、要求されるように、流管を横切るプロフィルを有するように配置される。例えば、磁界スプレッダは、磁界が、流管の幅を横切って、より均等に分布するように形成される。他のプロフィルが、要求されるように、形成されてもよい。他の例、観点では、本発明は、流管の外周の周囲の磁気ラッパ(magnetic wrapper：磁気囲い)を使用して磁気回路を提供することを含む。 The present invention is directed to a magnetic flow meter that measures the flow of a process fluid flowing through a flow tube. In one example embodiment, the magnetic flow meter includes a magnetic field spreader that is positioned proximate to the coil of the flow meter. The magnetic field spreader is arranged such that the magnetic field has a profile across the flow tube as required. For example, the magnetic field spreader is formed such that the magnetic field is more evenly distributed across the width of the flow tube. Other profiles may be formed as required. In another example, aspect, the present invention includes providing a magnetic circuit using a magnetic wrapper around the perimeter of the flow tube.
図１は、磁気流量計１０２のための代表的な環境１００を例示している。磁気流量計１０２は、制御弁１１２に結合されたプロセス配管１０４に結合されて示されている。磁気流量計１０２の一例は、あるタイプのプロセス変数送信機であり、このプロセス変数送信機は、化学製品、パルプ、石油、ガス、薬品、食品および他の流体プロセスプラントにおけるスラリおよび液体のような、プロセスプラントにおける流体に関連する一以上のプロセス変数を監視するように構成される。 FIG. 1 illustrates an exemplary environment 100 for a magnetic flow meter 102. Magnetic flow meter 102 is shown coupled to process piping 104 which is coupled to control valve 112. One example of a magnetic flow meter 102 is a type of process variable transmitter, such as slurries and liquids in chemical products, pulp, oil, gas, chemicals, food and other fluid process plants. Configured to monitor one or more process variables associated with the fluid in the process plant.
磁気流量計において、監視されるプロセス変数は、プロセス配管および流管１０８を流通するプロセス流体の速度に関連する。磁気流量計１０２は、典型的には、流管１０８に結合される電子装置ハウジング１２０を含む。磁気流量計１０２の出力は、通信バス１０６を経由して制御装置または指示装置に至るまでの長距離に渡る伝送用に構成される。典型的な処理プラントでは、通信バス１０６は、システム制御装置／監視装置１１０のような制御装置あるいは他の適当な装置への、４−２０ｍAプロセス制御電流ループのような二線式プロセス制御ループ、ファウンデーション(ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ「登録商標」)フィールドバス結合、パルス出力／周波数出力、高速アドレス可能遠隔変換器(ＨＡＲＴ「登録商標」)プロトコル通信、あるいは他の結合である。さらに、Ｗｉ−ＦｉあるいはＩＥＣ６２５９１基準に従う無線HART(登録商標)のような他のものを含む無線通信技術が、要求されるように、用いられてもよい。システム制御装置１１０は、プロセス監視装置としてプログラムされて、人的オペレータのための流れ情報を提供し、またはプロセス制御装置としてプログラムされて、通信バス１０６を通して制御弁１１２によりプロセスを制御する。 In a magnetic flow meter, the monitored process variable is related to the speed of the process fluid flowing through the process piping and flow tube 108. The magnetic flow meter 102 typically includes an electronics housing 120 that is coupled to the flow tube 108. The output of the magnetic flow meter 102 is configured for transmission over a long distance from the communication bus 106 to the control device or indicating device. In a typical processing plant, the communication bus 106 is a two-wire process control loop, such as a 4-20 mA process control current loop, to a controller such as the system controller / monitor 110 or other suitable device. Foundation (FOUNDATION®) fieldbus connection, pulse / frequency output, high-speed addressable remote converter (HART®) protocol communication, or other connection. In addition, wireless communication technologies may be used as required, including Wi-Fi or others such as wireless HART® according to IEC 62591 standards. The system controller 110 is programmed as a process monitor to provide flow information for a human operator, or is programmed as a process controller to control the process by the control valve 112 through the communication bus 106.
図２は、磁気流量計１０２とともに使用することができる、従来の磁気流管アッセンブリ１０９の透視断面図である。流管アッセンブリ１０９は、鞍型に形成されて、流管アッセンブリ１０９を流通して流れる流体中に磁界を誘導するために使用される電磁コイル１２２を含む。流管アッセンブリ１０９中の電極１２４は、流れの速さと加えられた磁界によって流体中に生成されたEMF(電磁力)を感知するために使用される。 FIG. 2 is a perspective cross-sectional view of a conventional magnetic flow tube assembly 109 that can be used with the magnetic flow meter 102. The flow tube assembly 109 is formed in a saddle shape and includes an electromagnetic coil 122 that is used to induce a magnetic field in the fluid flowing through the flow tube assembly 109. Electrodes 124 in the flow tube assembly 109 are used to sense the EMF (electromagnetic force) generated in the fluid by the speed of the flow and the applied magnetic field.
図３は、流管アッセンブリ１０８を流通する導電性プロセス流体の流れを測定するための、磁気流量計の種々の電気的要素を示している実施形態のシステムブロック図である。コイル１２２は、コイルドライバ１３０から加えられる駆動電流に応答して、流体の流れ中に外部磁界を加えるように構成される。コイルドライバ回路１３０は、電磁コイル１２２に駆動電流を提供する。ＥＭＦセンサ(電極)１２４は、流体の流れに電気的に結合して、加えられた磁界および流体速度によって流体の流れ中に生成されたＥＭＦに関連するＥＭＦ信号出力１３４を増幅器１３２に供給する。アナログ・デジタル変換器１４２は、デジタル化されたＥＭＦ信号をマイクロプロセッサシステム１４８に供給する。信号処理器１５０は、流量計電子装置１４０のマイクロプロセッサシステム１４８内に設けられ、ＥＭＦ出力１３４に結合して流体の速度に関連する出力１５２を提供する。メモリ１７８は、プログラム命令または、後述するように、他の情報を格納するために使用される。 FIG. 3 is a system block diagram of an embodiment showing various electrical elements of a magnetic flow meter for measuring the flow of conductive process fluid flowing through the flow tube assembly 108. Coil 122 is configured to apply an external magnetic field during fluid flow in response to a drive current applied from coil driver 130. The coil driver circuit 130 provides a drive current to the electromagnetic coil 122. An EMF sensor (electrode) 124 is electrically coupled to the fluid flow and provides an amplifier 132 with an EMF signal output 134 associated with the EMF generated in the fluid flow by the applied magnetic field and fluid velocity. The analog to digital converter 142 provides the digitized EMF signal to the microprocessor system 148. The signal processor 150 is provided in the microprocessor system 148 of the flow meter electronics 140 and is coupled to the EMF output 134 to provide an output 152 related to fluid velocity. Memory 178 is used to store program instructions or other information as described below.
マイクロプロセッサシステム１４８は、ファラデーの法則で述べられるように、ＥＭＦ出力１３４と流体の速度との間の関係に従って、流管１０８を流通する速度を計算する。ファラデーの法則は、式１で示される。 Microprocessor system 148 calculates the velocity through flow tube 108 according to the relationship between EMF output 134 and fluid velocity, as described in Faraday's Law. Faraday's law is given by Equation 1.
ここで、Eは、ＥＭＦ出力１３４、Ｖは、流体の速度、Ｄは、流管１０８の直径である。Ｂは、流管コイル１２２によって加えられる流体中の磁界の強度、そして、ｋは、比例定数である。デジタル・アナログ変換器１５８を、マイクロプロセッサシステム１４８に含め、あるいはマイクロプロセッサシステム１４８に結合して、送信機出力１６０を生成することは任意であり、要求されるならば、通信バス１０６に結合することができる。デジタル通信回路１６２がデジタル送信機出力１６４を生成することは任意である。アナログ出力１６０およびデジタル出力１６４を、要求されるように、プロセス制御器または監視装置に接続することができる。 Where E is the EMF output 134, V is the velocity of the fluid, and D is the diameter of the flow tube 108. B is the strength of the magnetic field in the fluid applied by the flow tube coil 122, and k is a proportionality constant. A digital to analog converter 158 may be included in or coupled to the microprocessor system 148 to generate the transmitter output 160 and is coupled to the communication bus 106 if required. be able to. It is optional for the digital communication circuit 162 to generate the digital transmitter output 164. Analog output 160 and digital output 164 can be connected to a process controller or monitoring device as required.
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃおよび４Ｄは、本発明の一例の実施形態に従う磁気流管１０８の種々の図を示す。磁気流管１０８は、図１および図３に図示されるように、磁気流量計１０２に結合される。図４Ａは、本発明の一例の実施形態に従う流管アッセンブリ１０８の断面図、図４Ｂは、第１の透視断面図、図４Ｃは、第２の透視断面図、図４Ｄは、分解図である。 4A, 4B, 4C, and 4D show various views of a magnetic flow tube 108 according to an example embodiment of the present invention. The magnetic flow tube 108 is coupled to the magnetic flow meter 102 as illustrated in FIGS. 4A is a cross-sectional view of a flow tube assembly 108 according to an example embodiment of the present invention, FIG. 4B is a first perspective cross-sectional view, FIG. 4C is a second perspective cross-sectional view, and FIG. 4D is an exploded view. .
図４Ａを参照すると、電磁コイル１２２は、矢印２００によって図示される磁束を生成する。磁気流管アッセンブリ１０８は、非導電性材料によって形成された内部面を少なくとも有する。プロセス流体は、図４Ａで図示された断面に直角な方向に、内部流管２０１を流通する。磁束２００は、磁気流管アッセンブリ１０８の内部部分２０２を通って伸び、それにより、磁束２００は、流管アッセンブリ１０８流通するプロセス流体を通過する。磁束の線２００は、磁気回路を形成し、生成された磁束の流れは、この磁気回路の中で、コイル１２２Ｂからコイル１２２Ａへと流れる。図４Ａでは、流管から磁束を受け入れる磁気コイルは、１２２Ａで示され、磁束を流管アッセンブリに入れる磁気コイルは、１２２Ｂで示されている。磁束の線２００の方向は、動作中、周期的に反転されることもある。磁気回路は、電磁コイル１２２Ａおよび１２２Ｂに近接する流管アッセンブリの外周に近接してそれぞれ配置された磁気ラッパ２０６Ａおよび２０６Ｂによって形成される。ラッパ２０６Ａ、２０６Ｂは、流管アッセンブリ１０８の管外側ハウジングとなる。いくつかの従来技術の形態では、磁気ラッパとは別の管外部ハウジングを使用している。磁界スプレッダ２０８Ａおよび２０８Ｂがそれぞれ、電磁コイル１２２Ａおよび１２２Ｂに近接する磁気流管の内周に近接して配置される。図４Ａで示されている、ラッパ２０６Ａ，２０６Ｂおよびスプレッダ２０８Ａ，２０８Ｂに沿って延びる矢印２００は、流管アッセンブリ１０８内の、磁気回路に沿う磁束の方向を示している。図４Ｂ、４Ｃおよび４Ｄでは、同様の要素が異なる視点で図示されている。また、分解図４Ｄでは、追加の要素が図示されている。図４Ｄでは、流管アッセンブリ１０８の両端にフランジ２２０が図示されており、これは、図１に示されたプロセス配管１０４のようなプロセス配管に流管アッセンブリ１０８を結合するために使用される。電磁コイル１２２Ａおよび１２２Ｂはそれぞれ、コイルスプール２２２Ａ，２２２Ｂ、コイル線２２４Ａ，２２４Ｂ、およびコイル芯２２６Ａ，２２６Ｂから形成される。磁気金属片２３０Ａおよび２３０Ｂはそれぞれ、ラッパ２０６Ａ，２０６Ｂと磁気スプレッダ２０８Ａ，２０８Ｂの間にコイル１２２Ａおよび１２２Ｂを保持する。磁気金属片２３０Ａ，２３０Ｂはそれぞれ、磁気回路を形成し、コイル１２２Ａ，１２２Ｂをラッパ２０６Ａ，２０６Ｂに磁気的に結合する。 Referring to FIG. 4A, the electromagnetic coil 122 generates a magnetic flux illustrated by arrows 200. The magnetic flow tube assembly 108 has at least an interior surface formed of a non-conductive material. The process fluid flows through the internal flow tube 201 in a direction perpendicular to the cross section illustrated in FIG. 4A. The magnetic flux 200 extends through the interior portion 202 of the magnetic flow tube assembly 108 so that the magnetic flux 200 passes through the process fluid that flows through the flow tube assembly 108. The magnetic flux lines 200 form a magnetic circuit, and the generated magnetic flux flows from the coil 122B to the coil 122A in the magnetic circuit. In FIG. 4A, the magnetic coil that receives the magnetic flux from the flow tube is shown at 122A, and the magnetic coil that enters the magnetic flux into the flow tube assembly is shown at 122B. The direction of the magnetic flux lines 200 may be periodically reversed during operation. The magnetic circuit is formed by magnetic wrappers 206A and 206B, respectively, disposed proximate to the outer periphery of the flow tube assembly proximate to the electromagnetic coils 122A and 122B. The wrappers 206A, 206B provide the tube outer housing of the flow tube assembly 108. Some prior art forms use a tube outer housing separate from the magnetic wrapper. Magnetic field spreaders 208A and 208B are disposed proximate to the inner periphery of the magnetic flow tube proximate to electromagnetic coils 122A and 122B, respectively. Arrow 200 extending along wrappers 206A, 206B and spreaders 208A, 208B, shown in FIG. 4A, indicates the direction of magnetic flux in the flow tube assembly 108 along the magnetic circuit. 4B, 4C and 4D, similar elements are illustrated from different perspectives. Also in the exploded view 4D, additional elements are illustrated. In FIG. 4D, flanges 220 are shown at both ends of the flow tube assembly 108, which is used to couple the flow tube assembly 108 to a process line, such as the process line 104 shown in FIG. The electromagnetic coils 122A and 122B are formed of coil spools 222A and 222B, coil wires 224A and 224B, and coil cores 226A and 226B, respectively. Magnetic metal pieces 230A and 230B hold coils 122A and 122B between wrappers 206A and 206B and magnetic spreaders 208A and 208B, respectively. The magnetic metal pieces 230A and 230B respectively form a magnetic circuit and magnetically couple the coils 122A and 122B to the wrappers 206A and 206B.
本発明の一例の実施形態では、磁気スプレッダ２０８Ａ，２０８Ｂは、流管アッセンブリ１０８の内部部分２０２を通って延びる磁束２００を、内部部分２０２の断面を横切って、より均等に分配する。図４Ａに図示されるように、磁気スプレッダ２０８Ａ、２０８Ｂは、電磁コイル１２２Ａ，１２２Ｂの縁を超えて、磁束を半径方向に広げる。このようにして、内部部分２０２の中の磁界２００が形成され、それによって、加えられた磁界２００に対するプロセス流体の露出が、流管アッセンブリ１０８の軸に垂直方向でのプロセス流体のプロフィルを横切って、より均一に分布するようになる。図示された構成では、スプレッダ２０８Ａ，２０８Ｂは、流管アッセンブリ１０８を横切る磁界２００を半径方向に広げる。流管アッセンブリ１０８内の磁界のプロフィルは、要求されるように、形成することができる。例えば、スプレッダ２０８Ａ，２０８Ｂの形状および／または材料を変えることによって、形成される磁界２００は、そのプロフィルを横切る強度が変化する。一例の構成では、流管アッセンブリ１０８の中央部の領域を、より大量のプロセス流体が流れるので、その領域でのプロフィルの強度を増大させることができる。他の例では、スプレッダ２０８Ａ，２０８Ｂは、流管アッセンブリ１０８の内部壁に近接する磁界の強度を増大させるように形成される。 In an exemplary embodiment of the invention, the magnetic spreaders 208 A, 208 B distribute the magnetic flux 200 extending through the inner portion 202 of the flow tube assembly 108 more evenly across the cross section of the inner portion 202. As illustrated in FIG. 4A, the magnetic spreaders 208A and 208B spread the magnetic flux radially beyond the edges of the electromagnetic coils 122A and 122B. In this way, a magnetic field 200 in the interior portion 202 is formed, whereby the exposure of the process fluid to the applied magnetic field 200 is across the process fluid profile perpendicular to the axis of the flow tube assembly 108. , Will be more uniformly distributed. In the illustrated configuration, the spreaders 208A, 208B spread the magnetic field 200 across the flow tube assembly 108 in a radial direction. The profile of the magnetic field in the flow tube assembly 108 can be formed as required. For example, by changing the shape and / or material of the spreaders 208A, 208B, the magnetic field 200 that is formed changes in strength across its profile. In one example configuration, a greater amount of process fluid flows through the central region of the flow tube assembly 108, thus increasing the strength of the profile in that region. In other examples, the spreaders 208A, 208B are formed to increase the strength of the magnetic field proximate to the inner wall of the flow tube assembly 108.
流管アッセンブリの種々の構成要素は、要求されるように、製作することができる。例えば、ラッパ２０６Ａ，２０６Ｂ、磁性金属片２３０Ａ，２３０Ｂを、磁気スプレッダ２０８Ａ，２０８Ｂと同様に、磁性材料で構成して、磁気回路形成に利用することができる。これらの構成要素は、磁性材料の単一片として製作されてもよいし、積層板のように、複数片で形成されてもよい。 Various components of the flow tube assembly can be fabricated as required. For example, the wrappers 206A and 206B and the magnetic metal pieces 230A and 230B can be made of a magnetic material in the same manner as the magnetic spreaders 208A and 208B, and can be used for forming a magnetic circuit. These components may be manufactured as a single piece of magnetic material, or may be formed of multiple pieces, such as a laminate.
図示された構成では、磁気ラッパ２０６Ａ，２０６Ｂは、流管アッセンブリ１０８の外周の周囲で完全に閉じた磁気回路を形成する。これにより、加えられた磁界２００の強度における損失が低減する。磁気スプレッダ２０８Ａ，２０８Ｂは、互いの間に空間を形成し、これにより、磁界２００が、要求されるプロフィルを有して、この間隙を渡るようにすることができる。しかしながら、他の構成が、要求されるように、採用されてもよい。 In the illustrated configuration, the magnetic wrappers 206A, 206B form a completely closed magnetic circuit around the outer periphery of the flow tube assembly 108. This reduces the loss in strength of the applied magnetic field 200. The magnetic spreaders 208A, 208B form a space between each other so that the magnetic field 200 has the required profile and crosses this gap. However, other configurations may be employed as required.
本発明は、好ましい実施形態を参照して記述されたが、当業者には、本発明の精神および見地から逸脱することなく、形状および詳細を変更してもよいことが認識されるであろう。種々の構成要素が、典型的な形状と構成によって図示されたが、本発明は、その形状と構成に限定されない。ラッパ、スプレッダおよびコイルは、要求されるように、変えられてもよい。これらの構成要素には、どのような適当な材料が使用されてもよい。同様に、流管アッセンブリは、他の構成でもよい。流量計回路は、要求されるように動作し、ここで示された特定の電気的構成に限定されない。同様に、いくつかの形態において、本発明の流量計は、プロセス制御ループを必要とすることなく使用されてもよい。加えられる磁界は、静磁界であっても、時間とともに変化する磁界であってもよい。いくつかの形態では、加えられる磁界は、極性が交番し、かつ方向が反転する。ここで使用されたように、「流管」という用語は、磁気流管アッセンブリに向けられたものとして解釈される。ここでは、二つの磁気ラッパが示されているが、どの構成の磁気ラッパにより完全な磁気回路が提供されてもよい。同様に、どのような数の磁気スプレッダが、要求されるように、使用されてもよい。いくつかの形態では、どのような数の磁気コイルおよび／または電極でも使用されることもある。ここで使用されたように、「外部の」は、外部環境に直接的にさらされる片または構成要素に向けられたものとして解釈される。 Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, workers skilled in the art will recognize that changes may be made in form and detail without departing from the spirit and scope of the invention. . Although the various components have been illustrated with typical shapes and configurations, the invention is not limited to those shapes and configurations. The wrapper, spreader and coil may be varied as required. Any suitable material may be used for these components. Similarly, the flow tube assembly may have other configurations. The flow meter circuit operates as required and is not limited to the particular electrical configuration shown here. Similarly, in some forms, the flow meter of the present invention may be used without the need for a process control loop. The applied magnetic field may be a static magnetic field or a magnetic field that changes over time. In some forms, the applied magnetic field alternates in polarity and reverses direction. As used herein, the term “flow tube” is to be interpreted as directed to a magnetic flow tube assembly. Although two magnetic wrappers are shown here, a complete magnetic circuit may be provided by any configuration of magnetic wrapper. Similarly, any number of magnetic spreaders may be used as required. In some forms, any number of magnetic coils and / or electrodes may be used. As used herein, “external” is to be interpreted as directed to a strip or component that is directly exposed to the external environment.
１００・・・磁気流量計のための代表的な環境、１０２・・・磁気流量計、１０４・・・プロセス配管、１０６・・・通信バス、１０８・・・流管、１０９・・・磁気流管アッセンブリ、１１０・・・システム制御装置/監視装置、１１２・・・制御弁、１２０・・・電子装置ハウジング、１２２，１２２Ａ，１２２Ｂ・・・電磁コイル、１２４・・・電極(EMFセンサ)、１３０・・・コイルドライバ回路、１３２・・・増幅器、１３４・・・EMF信号出力、１４０・・・流量計電子装置、１４２・・・アナログ・デジタル変換器、１４８・・・マイクロプロセッサシステム、１５０・・・信号処理器、１５２・・・流体の速度に関連する出力、１５８・・・デジタル・アナログ変換器、１７８・・・メモリ、１６０・・・アナログ送信機出力、１６２・・・デジタル通信回路、１６４・・・デジタル送信機出力、２００・・・磁束、２０１・・・内部流管、２０２・・・磁気流管アッセンブリの内部部分、２０６Ａ，２０６Ｂ・・・磁気ラッパ、２０８Ａ，２０８Ｂ・・・磁界スプレッダ、２２０・・・フランジ、２２２Ａ，２２２Ｂ・・・コイルスプール、２２４Ａ，２２４Ｂ・・・コイル線、２２６Ａ，２２６Ｂ・・・コイル芯、２３０Ａ，２３０Ｂ・・・磁気金属片 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Typical environment for magnetic flowmeter, 102 ... Magnetic flowmeter, 104 ... Process piping, 106 ... Communication bus, 108 ... Flow pipe, 109 ... Magnetic flow Pipe assembly 110 ... System controller / monitoring device 112 ... Control valve 120 ... Electronic device housing 122,122A, 122B ... Electromagnetic coil 124 ... Electrode (EMF sensor) DESCRIPTION OF SYMBOLS 130 ... Coil driver circuit, 132 ... Amplifier, 134 ... EMF signal output, 140 ... Flow meter electronic device, 142 ... Analog-digital converter, 148 ... Microprocessor system, 150 ... Signal processor, 152 ... Output related to fluid velocity, 158 ... Digital-to-analog converter, 178 ... Memory, 160 ... Analog transmitter output, 1 2 ... Digital communication circuit, 164 ... Digital transmitter output, 200 ... Magnetic flux, 201 ... Internal flow tube, 202 ... Internal part of magnetic flow tube assembly, 206A, 206B ... Magnetic Wrapper, 208A, 208B ... Magnetic field spreader, 220 ... Flange, 222A, 222B ... Coil spool, 224A, 224B ... Coil wire, 226A, 226B ... Coil core, 230A, 230B ... Magnetic metal piece
Claims (19)
プロセス流体の流れを受け入れて流通させるように配置された流管と、
前記流管に近接して配置され、前記流管を流通するプロセス流体に磁界を加える第１の磁気コイルと、
前記流管の中でプロセス流体に電気的に結合され、加えられた磁界およびプロセス流体の流速に関連してプロセス流体中に誘導された電圧を感知するように配置された一対の電極と、
前記第１の磁気コイルに電流を加え、前記一対の電極によって感知された電圧を受け取るように構成された流量計回路と、
前記第１の磁気コイルに近接して配置され、前記第１の磁気コイルからの磁界を広げて前記流管の中に指向させるように配置された第１の磁界スプレッダと、
前記流管の周囲に延びていて、前記第１の磁気コイルとともに磁気回路の一部分を構成する管外部ハウジングを備える磁気流量計。 In a magnetic flow meter that measures the flow rate of a process fluid,
A flow tube arranged to receive and circulate a flow of process fluid;
A first magnetic coil disposed proximate to the flow tube and applying a magnetic field to a process fluid flowing through the flow tube;
A pair of electrodes electrically coupled to the process fluid in the flow tube and arranged to sense a voltage induced in the process fluid in relation to the applied magnetic field and the flow rate of the process fluid;
A flow meter circuit configured to apply a current to the first magnetic coil and receive a voltage sensed by the pair of electrodes;
A first magnetic field spreader disposed proximate to the first magnetic coil and disposed to spread a magnetic field from the first magnetic coil and direct it into the flow tube;
A magnetic flow meter comprising a tube outer housing extending around the flow tube and forming a part of a magnetic circuit together with the first magnetic coil.
流管を流通するプロセス流体の流れを受け入れること、
前記流管に設けられた第１の磁気コイルを用いて、前記流管を流通するプロセス流体の流れに磁界を加えること、
加えられた磁界および前記流管を流通するプロセス流体の流速に関連してプロセス流体中に生成された電圧を感知すること、
前記感知された電圧に基づいてプロセス流体の流速を決定すること、
前記磁気コイルに近接して配置された第１の磁界スプレッダを用いて、前記第１の磁気コイルから発せられた磁界を広げ、広げられた磁界を前記流管の中に指向させること、
前記磁気コイルに磁気的に結合された管外部ハウジングにより磁気回路を完成させること、
からなる方法。 In a method for measuring the flow of a process fluid using a magnetic flow meter,
Accepting a flow of process fluid flowing through the flow tube,
Applying a magnetic field to the flow of process fluid flowing through the flow tube using a first magnetic coil provided in the flow tube;
Sensing the voltage generated in the process fluid in relation to the applied magnetic field and the flow velocity of the process fluid flowing through the flow tube;
Determining a flow rate of the process fluid based on the sensed voltage;
Using a first magnetic field spreader disposed proximate to the magnetic coil to expand the magnetic field emitted from the first magnetic coil and direct the expanded magnetic field into the flow tube;
Completing a magnetic circuit with a tube outer housing magnetically coupled to the magnetic coil;
A method consisting of:
プロセス流体の流れを受け入れて流通させるように配置された流管と、
前記流管に近接して配置されて、前記流管を流通するプロセス流体に磁界を加える第１の磁気コイルと、
前記流管内のプロセス流体に電気的に結合され、加えられた磁界およびプロセス流体の流速に関連してプロセス流体中に誘導された電圧を感知するように配置された一対の電極と、
前記第１の磁気コイルに近接して配置され、前記第１の磁気コイルからの磁界を広げて前記流管の中に指向させるように配置された第１の磁界スプレッダと、
前記流管の周囲に延びていて、前記第１の磁気コイルとともに磁気回路の一部分を形成する管外部ハウジングを備える流管アッセンブリ。 In a flow tube assembly used with a magnetic flow meter to measure the flow rate of a process fluid,
A flow tube arranged to receive and circulate a flow of process fluid;
A first magnetic coil disposed proximate to the flow tube and applying a magnetic field to a process fluid flowing through the flow tube;
A pair of electrodes electrically coupled to the process fluid in the flow tube and arranged to sense a voltage induced in the process fluid in relation to the applied magnetic field and the flow rate of the process fluid;
A first magnetic field spreader disposed proximate to the first magnetic coil and disposed to spread a magnetic field from the first magnetic coil and direct it into the flow tube;
A flow tube assembly comprising a tube outer housing extending around the flow tube and forming a portion of a magnetic circuit with the first magnetic coil.
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